假期作业九 金属的腐蚀与防护-【快乐假期】2025-2026学年高二化学寒假作业

快乐假期 假期作业九金属 思维整合室 思维导图 r本质：M一ne一Mm+氧化反应 「条件：构成原电池 特征：伴有电流 电化学腐蚀 类型（吸氧腐蚀 属 析氢腐蚀 {类型 地位：主要 「条件：金属接触到干燥气体或 蚀 非电解质液体 化学腐蚀 特征：无电流产生 地位：次要 危害：损失金属材料，损坏机械设备 =M+的发生 金属的防护 本质：阻止M-ne 预防金属腐蚀的方法 知识梳理 一、金属的腐蚀 1.概念 金属或合金与周围接触到的 进行 而腐蚀损耗的过程。 2.本质 金属原子 电子变为 离子， 金属发生 反应。 3.分类 (1)化学腐蚀 金属跟接触到的物质 而引 起的腐蚀。 (2)电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原 电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。 4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜呈 或 水膜呈 正极反应 负极反应 总反应 二、金属的防护 1.电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法 原理。 ①被保护的金属设备作 极（阴极）。 ②比被保护金属活泼的金属作 极（阳极）。 ·2 的腐蚀与防护 (2)外加电流的阴极保护法 原理。 ①惰性金属作 极。 ②被保护的金属设备作 极。 2.改变金属的内部结构 如制成合金、不锈钢等。 3.加保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或 表面钝化。 自测自查 、1.气体或液体化学反应2.失去阳 氧化3.(1)直接发生化学反应4.中性 弱酸性较强酸性O2+4e+2H2O -4OH2H++2e-H2个Fe 2e-Fe2+Fe-2e-Fe2+2Fe+ O,+2H,O-2Fe(OH),Fe+2H =Fe2++H2个 二、1.(1)原电池正负(2)电解池阳阴 《(技能提升台 技能提升 1.普宁寺位于河北省承德市，是始建于清朝乾 隆时期的一座汉藏结合寺庙，该寺庙的部分 是由含铜合金打造。下列有关叙述正确 的是 ( A.青铜、黄铜都是铜的合金 B.含铜合金的硬度和熔点都低于纯铜 C.含铜合金在空气中主要发生析氢腐蚀 D.定期用硝酸浸泡和清洗含铜合金雕像 2.下列金属防护的做法中，运用了电化学原理 的是 ( ) A.健身器材刷油漆以防锈 B.衣架外面包上一层塑料层 C.地下钢铁管道连接镁块以防腐 D.自行车链条涂抹润滑油 3.选取pH=2.5和pH =5.0的醋酸溶液分 pH=2.5的醋酸溶液 别与生铁反应，进行 腐蚀实验，测量密闭 pH=5.0的醋酸溶液 容器内压强的变化情 况如图所示。下列结 时间 论错误的是 A.pH=5.0的醋酸溶液中一定存在吸氧腐蚀 B.酸度不同，腐蚀的主要类型可能不同 C.两组溶液的pH一定逐渐变大 D.若改用盐酸进行实验，腐蚀速率一定变大 三0022 4.我国科技创新成果丰硕。下列有关说法正 确的是 A.量子通信的光纤和超算“天河一号”的芯 片的主要材料均为SiO2 B.“深海一号”母船海水浸泡区的铝基可保 障船体不易腐蚀 C.北斗卫星授时系统的星载铷钟含铷元 素，其单质遇水能缓慢反应放出氢气 D.C919民航客机机身材料中的复合纤维属 于天然有机高分子 5.(双选)港珠澳大桥设计寿命为120年，对桥 体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析 错误的是 A.防腐原理主要是避免发生反应：Fe十 2H+—Fe2++H2↑ B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了 隔绝空气、水等，防止形成原电池 C.采用外加电流阴极保护法时需外接镁、 锌等做辅助阳极 D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学 腐蚀 6.化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验 如下： 实验 I 正 酚酞溶液+KF(CN)J溶液 酚酞溶液+K,Fe(CN)6J溶液 锌片 铜片 装置 琼脂 琼脂 食盐水 铁钉 食盐水 铁钉 培养皿 培养皿 锌片附近处颜色无变铜片附近处出现红 现象化，裸露在外的铁钉附 色，裸露在外的铁 近处出现红色。 钉附近处出现蓝色 下列说法正确的是 A.实验I和Ⅱ中铁钉均为负极 B.实验I和Ⅱ中均发生吸氧腐蚀，且铁钉 腐蚀速率实验I>实验Ⅱ C.一段时间后，实验I铁钉附近也出现了蓝色， 可能是K[Fe(CN).]氧化了单质Fe D.一段时间后，实验I和实验Ⅱ中均出现 红褐色 7.钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。 电解质溶液 02 OH ·2 高二北类 (1)电解质溶液： 在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水 膜，水膜里含有少量 和 等。 (2)电极： 钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的 ,其中，负极为 ,正极为 (3)电极反应式： ①负极： ②正极： (4)铁锈的形成： D2Fe+O,+2H,O-2Fe(OH)2 ② ③2Fe(OH)3脱水：铁锈的主要成分是 高老冲浪 1.(2024·广东·高考真题)我国自主设计建 造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在 珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌 块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下 列有关说法正确的是 A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用 C.该法为外加电流法 D.锌发生反应：Zn-2e=Zn2+ 2.(2024·湖北·高考真题)2024年5月8日，我 国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。 舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈 措施中不形成表面钝化膜的是 ) A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 益智欢乐谷 不锈钢 由铁矿石炼得的生铁虽然硬度很大，但较 脆且不易机械加工，人们便设法减少铁里的碳 元素并增加硅、锰等元素，把铁转化为钢，改善 了铁的性能，使钢铁成为工业社会的支柱。但 是由于其中残留其他杂质，钢铁很容易腐蚀， 尽管采取了大量防锈措施，每年仍有大量的钢 铁被锈蚀掉，于是不锈钢应运而生。 不锈钢是在普通钢的基础上，加入铬、镍 等多种元素炼成的钢材，它在空气中能保持金 属光泽，也就是具有不生锈的特性。不锈钢有 多种类型，其共同的特征是含铬量一般在 12%以上。铬元素的加入，能使钢材表面形成 致密且坚固的氧化膜，防止内部的铁与外界接 触，同时在多种酸、碱、盐的水溶液中也具有很 好的化学稳定性和耐腐蚀性。 不锈钢具有的优良性能，使它在化工生产 医疗器械制造、建筑装饰业以及人类社会中得到 广泛应用。例如，不锈钢在高温下仍具有很强的 韧性，用它制成的手术器械可以进行高温消毒。三0022 铁作正极，电极与选用的电解质溶液不反应，原电池设计合 理，故B正确；C.锌、铁构成原电池时，金属性强的锌作负极， 铁作正极，不能选用能与锌反应的稀硫酸作电解质溶液，原 电池设计不合理，故C错误；D.锌、铁构成原电池时，金属性 强的锌作负极，铁作正极，不能选用能与锌反应的氯化亚铁 作电解质溶液，原电池设计不合理，故D错误。答案选B。 2.A只有氧化还原反应才能设计成原电池。NaOH与HC 的反应为非氧化还原反应。 3.DA.阴极发生反应Ag十十e一Ag,故每通过1mole 析出1mol银，A正确；B.铁为镀件，应与电源负极相连，故B 正确；C.阳极为镀层金属，电极反应式为Ag一e一Ag, 故C正确；D.阳极发生反应为Ag一e—Ag,阴极发生 反应Ag+十e 一Ag,电镀液浓度不变，不需要更换，故D 错误；答案选D。 4.CA.若电解质溶液为NaCl溶液，则M极为电解池阴极，生 成氢气，无黄绿色气体生成，A错误；B.若电解质溶液为 A1CL3溶液，阳极(N极)生成氯气，阴极(M极)生成氢气，不 能进行金属铝的冶炼，B错误；C.若电解质溶液为NaCl溶 液，M极为电解池阴极，生成氢气和氢氧根离子，阳极(N极) 生成氯气，则电解一段时间后，溶液的pH增大，C正确；D.若 电解质溶液为CuCl2溶液，每转移2mol电子，阴极M电极生 成Cu1mol(64g),阳极N极生成氯气1mol(71g),D错误。 5.DA.金属锂失电子发生氧化反应，金属锂为负极，故A错 误；B.阳离子向正极移动，L汁由负极通过固体电解质流向正 极，故B错误；C,没有明确是否为标准状况，22.4L氧气的物 质的量不一定是1ol,故C错误；D.根据图示，正极氧气得 电子生成氢氧根离子，电极反应为：O2十4e+2H20 4OH,故D正确。答案选D。 6.C由图可知I室中HCHO被氧化为HCOO一，I室为负极区， 电极a为负极，电极b为正极，正极NO3得电子生成NH3, 据此分析解答； A.由以上分析可知a为负极，b为正极，电池工作时，外电路 中电流由正极b流向负极a,故A正确；B.放电时，溶液中的 阴离子向负极区移动，则OH一由Ⅱ室透过离子交换膜移到I 室，故B正确；C.电极a发生反应：HCHO一2e+3OH 一HCOO十2H2O,故C错误；D.正极反应为：NO3十 6H2O+8e-- 一NH3个十9OH厂；外电路每转移2mol电子 可转化0.25 mol NO3,故D正确。 7.D储电时Fe2+被氧化，为阳极，发生反应为Fe2+一e一 Fe3+,阴极反应为Cr3+十e一Cr2+,放电时，Fe3+被还 原，为原电池的正极，C+被氧化，为负极。 A.装置中离子交换膜只允许H十通过，可以防止Fe3+和 C2+直接接触发生氧化还原反应，提高充电/放电效率，A正 确；B.供电时，即为放电时，C2+被氧化，为负极，发生反应为 Cr2+一eCx3+,B正确；C.充电时，即为储电时，Fe2+被 氧化，为阳极，发生反应为Fe2+一e 一Fe3+,电极I与外电 源正极相连，C正确；D.储电时，F+被氧化，为阳极，发生反 应为Fe2+一e -Fe3+,根据电荷守恒，当1 mol Fe2+被氧 化时有1 mol H十通过离子交换膜，D错误；答案选D。 8.解析：(1)用惰性电极电解硫酸铜溶液，铜离子在阴极得电子 被还原，电极反应为：Cu2+十2e=Cu。(2)铅酸蓄电池是 可充放电的二次电池，其放电时正极反应式为：PbO2十2 +SO十4H+一PbSO4十2H2O。(3)碱性条件下甲醇燃 料电池的负极为甲醇，反应生成碳酸根离子，电极反应式为 CHOH-6e+8OH一CO号+6HO。(4)据图分析，a 电极上实现了亚硫酸氢根离子生成连二硫酸根离子，电极反 应为：2HSO3+2H++2e一S2O+2H2O。(5)图2中a 电极上为乙酸根离子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式 为：CH3C00-+2H2O-8e=2C02↑+7H+。 答案：(1)C2++2eCu (2)PbOz+2e+SO+4H+-PbSO+2H2O (3)CH OH-6e+80H-CO+6H2O (4)2HS05+2H++2e-S2O-+2H20 (5)CH3C00+2H2O-8e—2C02↑+7H+ 0 高考冲浪 1.D由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极， 发生氧化反应，电极反应式为：Mg-2e+2OH Mg(OHD2,电极2为正极发生还原反应，电极反应式为： 2H2O十2-一H2◆十2OH厂，右侧为电解池，电极3为阳 极，产生氧气，电极4为阴极，产生氢气。 A.催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催化放 率，A正确；B.根据分析，电极1是负极，电极4为阴极，电子 从电极1流向电极4，B正确；C.由分析可知，电极3为阳极， 发生氧化反应，生成氧气，电极3的反应为：4OH一一4e —2H2O十O2个，C正确；D.根据分析可知，电极2和电极4 均产生氢气，理论上，每通过2mol电子，可产生2molH2,D 错误。 2.D电极b发生TY→TQ,发生加氧去氢的反应，发生氧化反 应，b为阳极，a为阴极，阴极上氢离子得电子生成H2,以 此解题。 A电解时阳离子向阴极移动，H十从右室向左室移动，A正 确；B.根据转化关系图可知，电极b中TY是反应物，TQ是 生成物，电极a中水是反应物，H2为生成物，总反应方程式 为：TY+H0电解Q十2H,↑，B正兔：C将TY OH )换成 为原料，仍然能够得到TQ OH ),C正确；D.根据题图可知，用18O标记电解 液中的水，可得到的180在环上甲基的邻位上 0 ,D错误。 180 假期作业九金属的腐蚀与防护 1.AA.青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，都是铜的合金，A 正确；B.合金的熔，点低于其成分金属，但是硬度更大，B错误； C.含铜合金腐蚀的类型主要有析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种，在 不同的环境下，铜合金的腐蚀机理和类型都是不同的，C错 误；D,硝酸可以与铜反应，不能用硝酸浸泡清洗含铜合金的 雕像，否则会损坏雕像，D错误。 2.CA.健身器材刷油漆为外加防护膜的保护法，可以隔绝空 气，只运用了化学防腐蚀的原理，故A不符合；B.衣架的外面 包上一层塑料层为外加防护膜的保护法，可以隔绝空气，只 运用了化学防腐蚀的原理，故B不符合；C.地下钢铁管道连 接镁块，金属镁比铁活泼，属于牺牲阳极的阴极保护法，运用 了电化学原理，故C符合；D.自行车链条涂抹润滑油，可以隔 绝空气，只运用了化学防腐蚀的原理，故D不符合；答案 选C。 3.DpH=2.5的醋酸溶液与铁反应的压强增大，则为析氢腐 蚀，电极反应式为：2CH3COOH+2e—H2个+ 2CH3CO0pH=5.0时压强减小，则是吸氧腐蚀，电极反应 式为：O2+4CH3COOH+4e-2H20+4CH3CO0。A. pH=5.0的醋酸溶液压强减小，是吸氧腐蚀，故A正确；B. pH=2.5的酷酸溶液，压强增大，是析氢腐蚀，pH=5.0时， 压强减小，是吸氧腐蚀，酸度不同，腐蚀的主要类型可能不 同，故B正确；C,两组溶液都在消耗氢离子，pH一定逐渐变 大，故C正确；D.腐蚀速率与氢离子浓度有关，换成盐酸，若 pH相同，则速率相同，故D错误；答案选D。 飞受快乐假期 4.BA.芯片的主要材料为硅，不是二氧化硅，故A错误； B.母船海水浸泡区的铝与船体构成原电池，金属性强于 铁的铝基作原电池的负极被损耗，船体作正极被保护，该 保护方法为栖牲阳极的阴极保护法，故B正确；C.铷单质 的金属性强，与水剧烈反应放出氢气，故C错误；D.复合 纤维属于合成有机高分子化合物，不是天然高分子化合 物，故D错误；答案选B。 5.AC 6.CA.实验I中锌比铁活泼，锌为负极，实验Ⅱ中铁比铜 活泼，铁为负极，故A错误；B.实验I和Ⅱ中都是中性环 境，均发生吸氧腐蚀，实验I中锌为负极，铁为正极被保 护，铁钉腐蚀速率实验I<实验Ⅱ，故B错误；C.一段时 间后，实验I铁钉附近也出现了蓝色，说明溶液中存在 Fe2+,可能是K3[Fe(CN)s]氧化了单质Fe,故C正确； D.实验I中锌为负极，铁为正极，溶液中不会生成Fe3+, 不会出现红褐色沉淀，实验Ⅱ中铁为负极，生成Fe2+,正 极O2得电子生成OH-,得到的Fe(OH)2会被O2氧化 为Fe(OH)3红褐色沉淀，故D错误。 7.解析：(1)钢铁发生电化学腐蚀时，电解质溶液形成是因 为在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里 含有少量H+、OH一和O2等。(2)钢铁发生电化学腐蚀 是因为钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的原电池， 其中铁是活泼的金属，负极为铁，正极为碳。(3)负极是 铁，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Fe一2e 一F2+;正极是碳，发生得到电子的还原反应，溶液中 的氧气得到电子，电极反应式为O2十2H20十4e- 4OH一。(4)铁锈的形成是因为负极产生的亚铁离子结合 溶液中的氢氧根生成氢氧化亚铁沉淀，即2Fe十O2十 2H2O一2Fe(OH)2,氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁， 即4Fe(OH)2+O2+2H2O一4Fe(OH)3;Fe(OH)3胱 水转化为铁锈，其中铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。 答案：(1)H+OH-O2 (2)原电池Fe碳 (3)①Fe2e-—Fe2+ ②O2+2H2O+4e —4OH (4)②4Fe(OH)2+O2+2H20—4Fe(OH)3 ③Fe203·xH20 高考冲浪 1.D钢铁外壳镀嵌了锌块，由于金属活动性Zn>Fe,即锌 块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Z失去电子，发生氧 化反应，Zn一2e —Zn2+,从而保护钢铁，延缓其腐蚀 A.由于金属活动性Zn>Fe,钢铁外壳为正极，锌块为负 极，故A错误；B.Zn失去电子，发生氧化反应，Zn一2e 一Z2+,镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进 行维护和更换，不能永久使用，故B错误；C.由分析得，该 方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D.Z失去电 子，发生氧化反应：Zn-2e—Zn2+,故D正确。 2.DA.发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在 空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在 金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防 锈，A不符合题意；B.阳极氧化是将待保护的金属与电源 正极连接，在金属表面形成一层氧化膜的过程，B不符合 题意；C.表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的 欲渗镀的物质（金属或非金属元素）通过扩散作用从被渗 镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表 面处理的方法，C不符合题意；D.喷涂油漆是将油漆涂在 待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜，D符合题 意；故答案选D。 假期作业十原子结构 1.B[A.230Th和232Th互为同位素关系，同位素的化学 性质相同，A错误；B.质子数相同、中子数不同的同种元 素的不同原子互为同位素，故230Th和232Th互为同位 素，B正确；C.230Th和232Th的质子数均为90，质量数分 别为230和232，C错误；D.230Th和232Th的原子序数为 90,质子数相同，D错误。] ·50 000= 2.AA.一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电 子，但是其电子云是相同的，A正确； B.电子云中的黑，点本身没有意义，不代表1个电子，也不 代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错 误；C.能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；D.核 外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电 子在核外无规则运动时某，点出现的概率，D错误。 3.D每一能层最多能容纳的电子数目为2，所以最多能 容纳的电子数目大于32的能层，至少是第五能层，只有 选项D符合。 4.CA.不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以 利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故A正确；B.同一 原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确；C.电子排布 式为1s22s22p5的基态原子对应元素位于周期表第二周期，C 错误；D.电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱。 日常生活中的许多可见光，如焰火、LED灯等，都与原子核外 电子发生跃迁释放能量有关，D说法正确。 5.D某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则该原 子为P原子，其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p3s23p3;A.若将该原子的电子排布式写成 1s22s22p3s23p3py,它违反了洪特规则，A错误；B.该原 子中所有电子占有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级，9个轨 道，B错误；C.该元素的最高价氧化物的水化物H3PO4 为中强酸，C错误；D.基态原子中能量最高的电子处于3p 能级，p电子云的形状都为哑铃形，D正确。 6.DA.磷原子的核外电子排布式为1s22s22p53s23p3,3p 轨道上有3个自旋方向相同的未成对电子，A正确；B.基 态氧原子的电子排布式为1s22s22p,1s22s22p33s1表示的是 激发态氧原子的电子排布式，B正确；C.Fe失去电子形成 Fe3+时，最外层电子排布式为3s23p3d,C正确；D.根据洪 特规则可知，基态N原子印轨道电子的自旋方向应该相同， 2s 正确的轨道表示式为 2p ,D错误。 个Y个个个 7.AB某元素离子X3+的核外电子排布式为[Ar]3d3,则 其核电荷数为24，由洪特规则特例，基态X原子的核外电 子排布式为[Ar]3d4s1,为Cr元素，以此来解析； A.该元素为Cr,位于元素周期表的d区，A正确； B.基态Cr原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2,3d、4s 能级电子均为单电子，即Cr原子有6个未成对电子，B正 确；C.由洪特规则特例，基态Cr原子的价电子排布式为 3d54s,C错误；D.24号Cr元素的原子的电子排布式为： 1s22s22p3s23p3d54s1,基态Cr原子的核外电子有1+1+ 3十1十3+5+1=15种空间运动状态，D错误。 8.ACA.主族元素X的基态原子的最外层电子排布式为 s】时，故X位于IA族，根据原子核外电子排布规律，基 态Y原子的最外层电子排布式为3s23p5,故Y为Cl,X与 Y形成的化合物Z可表示为XY,可以是HC、NaCl或KCl 等，A项正确；B.熔融状态的HC1不导电，B项错误；C.盐酸、 氯化钠溶液或氯化钾溶液等用惰性电极电解时，溶液的H 均升高，C项正确；D.当Z为HC时，水溶液为酸性，若Z为 NaCl或KCl时，水溶液为中性，D项错误。 9.解析：(1)把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一 个原子轨道，因而空间运动状态个数等于轨道数；而在同 一原子轨道上最多可以有两个自旋方向相反的电子，自 旋方向相反，运动状态也就不相同，即运动状态个数等于 电子数；故基态硅原子核外有14种运动状态的电子；锗 为第四周期VA族元素，基态锗原子的最外层电子的轨 4s 道表示式为。 4p 个个个 (2)氨为第二周期VA族元素，氨原子价层电子的轨道表 2s 示式为 2p 个个个个